土动力学完整

第五章土的动力指标及其测定12/5/2023土动力学第一节概述动力计算方法大致可分为两大类拟静力法（c、φ）动力反应分析方法（G、λ）试验目的分为三个方面测定土的基本动力参数土体的动力反应试验土体结构在受振条件下的原型观测12/5/2023土动力学试验条件分类原位试验室内试验现场模拟试验原型观测12/5/2023土动力学主要动力参数土的抗剪强度参数（c、φ）动模量（E、G）泊松比μ阻尼比λ液化参数：循环剪应力比、循环变形和孔隙水压力反应由于动力试验条件的复杂性，一项动力参数可以通过多种试验方法测求12/5/2023土动力学现场测定方法波速法荷载板震动法动力旁压试验室内试验方法动单剪试验动三轴试验共振柱试验12/5/2023土动力学不同试验方法的测量应变范围12/5/2023土动力学第二节现场试验在现场激振，产生动荷载作用，测定土的实际性状（应力、应变、孔隙水压力、速度、加速度）进行原型观测和实录分析12/5/2023土动力学一、波速试验试验目的场地地层分类和场地类别划分提供地基土的动力参数为场地地震反应分析提供依据探测地质异常体12/5/2023土动力学弹性波在土中的传播速度反映了土的弹性性质土只有在小应变的情况下才被视为弹性体对于饱和土，充满在孔隙中的水可以传递压缩波，水的压缩波波速为1300～1500m/s，远大于土的骨架传递的波速（300m/s左右）。因此，饱和土中的压缩波波速不反映土的骨架的弹性性质，而是水的性质，并且为一常数12/5/2023土动力学对于非饱和土，随着含水量的变化，压缩波速具有不确定性，因此也不用岩体除外，压缩波速远大于水（3500m/s以上）。12/5/2023土动力学土中的孔隙水不能传递剪切波。剪切波在土中只受土的骨架的剪切变形所控制土的波速测试，主要是测剪切波波速12/5/2023土动力学单孔波速法12/5/2023土动力学测试原理利用直达波的原理。测出激发震源与信号接收点之间的距离以及剪切波的传播时间，即可由下式求剪切波速

vs＝ΔL/Δt（5－1）12/5/2023土动力学震源设备击板法弹簧激振法定向爆破法测试设备孔内三分量检波器（震动接受器）地震仪（包括波记录器和计时器）12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学成果整理与应用12/5/2023土动力学成果分析提出场地内各类土层的波速范围按波速分层对波速低的土层分析液化的可能性估计场地的卓越周期分析场地稳定性和边坡稳定性为划分场地土的类别提供依据12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学自动触发式声波仪12/5/2023土动力学跨孔法12/5/2023土动力学表面振动法12/5/2023土动力学试验原理在地面施加一定频率的稳态振动，振动能量以面波的形式向四周传播面波的波速vR

=

fL土层的面波波速是一定的，面波波长随波动频率的不同而变化测试时，人为控制频率，只要测出面波波长，就可以求得面波波速12/5/2023土动力学震源采用机械式或电磁式激振器。前者振动能力较大，频率较低；后者频率高，衰减较快，传输距离短。拾振器必须是宽频带的，并与激振器的频率范围一致12/5/2023土动力学资料分析与成果整理求得在各个频率下的面波波速值，取平均值，即为场地的面波波速剪切波波速略大于面波波速随泊松比（0～0.5）增高，面波波速接近剪切波速土层的泊松比一般为0.3～0.5饱和软粘土的泊松比为0.45～0.5，因此vs/vR=0.98作用面波测试的有效深度为半波长，即H=L/212/5/2023土动力学震源常采用偏心质量块产生不平衡扰力12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学波速法在工程中的应用岩土动力参数计算12/5/2023土动力学划分场地土的抗震类别类别平均剪切波速（m/s)坚硬场地土>500中硬场地土250~500中软场地土140~250软弱场地土≤14012/5/2023土动力学地基刚度系数计算12/5/2023土动力学计算场地的卓越周期12/5/2023土动力学二、荷载板振动试验12/5/2023土动力学三、动力旁压试验12/5/2023土动力学等效剪切模量和等效阻尼比12/5/2023土动力学第三节室内试验土动力试验的物质基础包括成样设备、激振设备和量测设备三大系统12/5/2023土动力学一、试验设备圆桶试验动力直剪仪动三轴仪震动单剪仪扭剪仪12/5/2023土动力学激振设备机械式激振、：偏心式、离心式、冲击式电磁式激振电动-液压式气动式激振12/5/2023土动力学量测设备系统传感器放大器记录仪数据处理系统量测的物理量动应力、动应变、围压、孔隙水压力、体积应变12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学二、振动单剪试验

Dynamicsimpleshear12/5/2023土动力学刚性式单剪仪12/5/2023土动力学柔性式单剪仪12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学动单剪试验的观察结论对于给定的σv和Dr，τh减小，则引起液化所需的N值增加对于给定的Dr和N值，σv减小，则产生液化所需的τh也减小当Dr<80%时。引起液化所需的τh随Dr的增加而线性增加12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学三、共振柱试验12/5/2023土动力学测定振动模量和阻尼特性的共振柱试验，是以波在圆柱形杆中传播的原理为基础。可以采用实心柱状土样，也可以采用空心柱状土样试样的下端固定，上端为自由端12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学使土柱在激振下以某一固有振动方式振动，可以纵向激振，也可以扭转激振，从而分别给出压缩波速和剪切波速调节激振频率使土样发生共振根据共振频率、土样和激振设备的几何特性计算模量在共振时停机记录振幅的衰减，可计算出对数衰减率和阻尼12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学粘土

μ=0.45~0.50粉质粘土μ=0.40~0.45粉土μ=0.35~0.45砂土μ=0.30~0.3512/5/2023土动力学12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学四、动三轴试验动三轴试验通过对试样施加模拟的动主应力，测求试样在承受动荷载作用时的动态反应。最基本和最主要的动态反应是动应力与动应变、动应力与孔隙水压力。根据应力、应变和孔压的相对关系求各种参数12/5/2023土动力学试验原理12/5/2023土动力学12/5/2023土动力学破坏标准1、极限平衡标准12/5/2023土动力学动力试验破坏标准12/5/2023土动力学2、液化标准在Kc=σ1/σ3=1.0的条件下施加动载，孔隙压力u不断上升，当u=σ3时，有效应力等于零。土完全丧失强度，处于粘滞液体状态，称为液化状态。这种状态作为土的破坏标准，即为液化标准。12/5/2023土动力学3、破坏应变标准对于不出现液化的土，试验过程中u始终小于σ3。常采用破坏应变εf=5%或10%作为破坏标准。当Kc=1.0时，规定双幅应变2εd=5%或10%作为破坏标准.当Kc>1.0时，规定总应变（包括残留应变εr和动应变εd）达到5%或10%作为破坏标准。12/5/2023土动力学四、动强度指标Cd和φd在某种静应力状态下,周期荷载使土试件在某一振次下发生破坏,这时试件45○面上的动剪应力σd/2，即为土的动强度。动强度曲线12/5/2023土动力学五、不规则荷载作用下的动强度工程上常把不规则